JPH06313518A

JPH06313518A - バーナ装置

Info

Publication number: JPH06313518A
Application number: JP12489693A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Komaki; 裕史駒木; Nobuhiro Tsuchiya; 順裕土屋; Toshiaki Hirata; 平田　　俊明; Tatsuya Sugawara; 達哉菅原; Koichiro Ito; 康一郎伊藤
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Gastar Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Gastar Co Ltd
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-11-08
Anticipated expiration: 2015-11-13
Also published as: JP3108563B2

Abstract

(57)【要約】【目的】一酸化炭素の発生や窒素酸化物の生成の少な
いバーナ装置を提供する。【構成】第１のバーナ１と第２のバーナ２は交互に配
設され、各バーナ１，２の各炎口面５，６はＶ字形状に
立設形成されている。各炎口面５，６の中央Ｖ字基底部
17には炎口３，４のない炎口省略部16が設けられてい
る。第２のバーナ２より噴出する低濃度予混合ガスの低
温度火炎基部は、隣合う第１のバーナ１より噴出する高
濃度予混合ガスの高温度火炎により保炎され、低温度火
炎は安定燃焼する高温度火炎の熱を受けて安定燃焼が促
進され、さらに、下側炎によって上側炎は上に押し上げ
られるというリテンション効果により、燃焼性がよくな
り、ＣＯの発生も少なくなる。また、燃焼の際、炎口省
略部16の直上部が負圧ゾーンとなるので、燃焼排ガスの
再循環が行われ燃焼が緩慢となり、窒素酸化物の生成が
抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器や風呂釜等の燃
焼装置に組み込まれて燃料ガスの燃焼を行うバーナ装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、給湯器や風呂釜の燃焼装
置に使用されるバーナ装置には様々なタイプのものがあ
る。最近においては、窒素酸化物の少ないクリーンな燃
焼のバーナ装置の開発が盛んに行われており、その提案
されたものの一例が図６に示されている。

【０００３】この開発のものは、高濃度予混合ガスを燃
焼させる第１のバーナ１と、低濃度予混合ガスを燃焼さ
せる第２のバーナ２とを隣合わせに配列配置したもの
で、第１のバーナ１の炎口面５には複数の第１の炎口３
が、第２のバーナ２の炎口面６には複数の第２の炎口４
がそれぞれ形成されており、炎口面５と６は平面状に形
成されている。この種のバーナ装置では、第２の炎口４
から噴出する低濃度予混合ガスは低濃度のため、それ自
身では燃焼しにくい。なおかつ、ガス量比率は高濃度用
ガスよりも低濃度用ガスの方が大きく、空気量を大きく
しガス濃度を低くするため、高濃度予混合ガスよりも低
濃度予混合ガスの量の方が遙かに大きくなる。そのた
め、低濃度混合ガスの炎口からの噴出速度は大きく、そ
れ自身では安定燃焼できない。

【０００４】これに対し、第１の炎口３から噴出するガ
スは高濃度、かつ炎口からの噴出速度は低濃度混合ガス
よりも小さいため、低濃度予混合ガスからの余剰空気を
得て比較的安定に燃焼する。

【０００５】そのため、高濃度予混合ガスの燃焼火炎
は、低濃度予混合ガスの燃焼火炎を確実に保炎すること
により、燃焼音の小さい安定燃焼および完全燃焼の実現
のため重要な役割を担う。

【０００６】結果として、燃焼室内は低濃度予混合ガス
の低温燃焼により窒素酸化物の生成の少ない燃焼が達成
され、低濃度ガスおよび高濃度ガスの全体としても窒素
酸化物生成の少ない燃焼が実現できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のバーナ装置のように、高濃度予混合ガスを噴出する
第１の炎口面５と低濃度予混合ガスを噴出する第２の炎
口面６とを水平面状に配設したものにあっては、特に炎
口面５，６の端部においてリフト現象などが生じてしま
い、高濃度予混合燃焼火炎の全域にわたる安定燃焼が困
難であった。前述したように、高濃度予混合火炎は低濃
度予混合ガスの燃焼火炎をインプット（ガス供給量）の
大小によらず確実に保炎することにより、燃焼音の小さ
い安定燃焼および完全燃焼の実現のため重要な役割を担
う。言い換えると、高濃度予混合火炎は局所的にも不安
定な部分が存在すると、低濃度予混合ガスの燃焼火炎が
長炎化し、不完全燃焼状態となり一酸化炭素（ＣＯ）の
発生することになる。その結果、良好な燃焼域が狭くな
り、かつ燃焼音も増大してしまうという問題があった。

【０００８】また、炎口３，４から高濃度予混合ガスと
低濃度予混合ガスがそれぞれ炎口面５，６より上向きに
噴出するため、それぞれの燃焼火炎が縦方向にいわば層
状態で形成される。その際、混合気の拡散が不十分であ
ると、やはり一酸化炭素（ＣＯ）が発生する問題があっ
た。

【０００９】また、燃焼量を増大させると一酸化炭素が
発生し易くなり良好な燃焼域が狭くなるので、燃焼室を
大きくしなければならず、給湯器等の燃焼装置の小型化
に対応することが困難であった。

【００１０】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、窒素酸化物の生成と
ともに一酸化炭素の発生を抑制し、かつ、燃焼音の低減
化および高負荷燃焼を可能とした燃焼装置の小型化に対
応できるバーナ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明のバーナ装置は、高濃度予混合ガスを燃焼させる第
１の炎口と低濃度予混合ガスを燃焼させる第２の炎口が
交互に配設され、第１の炎口および第２の炎口の各炎口
面はバーナの側面方向から見てＶ字形状に立設形成され
ていることを特徴として構成されており、また、前記第
１の炎口と第２の炎口が連接されてなる炎口面のＶ字形
状包括角度は０度から160 度の範囲内の角度に形成され
ていること、また、前記第１の炎口と第２の炎口の一方
又は両方には炎口面より上流のガス通路に予混合ガスの
流れを整流する整流部が設けられていること、前記第１
の炎口と第２の炎口の一方又は両方のＶ字形状炎口面の
中央Ｖ字基底部には炎口がない部分を設けたこと、前記
第１の炎口と第２の炎口の一方又は両方のＶ字形状炎口
面の中央Ｖ字基底部には炎口のない平坦な部分を設けた
ことも本発明の特徴的な構成とされている。

【００１２】

【作用】低濃度予混合ガスの低温燃焼により窒素酸化物
の生成が制御できる。高濃度予混合ガスを噴出する第１
の炎口面はＶ字形状に立設形成されているので、下側の
火炎によりさらに確実な安定燃焼が実現され、かつリフ
ト現象の生じ易い炎口面の上端においても火炎の浮力に
より火炎が上方へ偏向する性質から、上側に位置する火
炎はみな下側に位置する炎に押し上げられるような形の
リテンション効果を発生するため、リフト現象が防止で
き安定燃焼を実現できる。

【００１３】そして、低濃度予混合ガスを噴出する第２
の炎口は、高濃度予混合ガスを噴出する第１の炎口と隣
合わせにＶ字形状に立設形成されているので、安定燃焼
する高濃度予混合火炎は低濃度予混合火炎基部を確実に
保炎すること、および前記のごとく、火炎の浮力により
火炎が上方に偏向する性質から上側に位置する火炎はみ
な下側に位置する炎に押し上げられるような形のリテン
ション効果を発生することの相乗効果により、高濃度お
よび低濃度の予混合火炎は両方とも炎口面全域にわたり
安定に燃焼することが可能となり、一酸化炭素（ＣＯ）
の発生、および燃焼音の低減が実現できる。

【００１４】さらに、炎口からの噴出速度の大きい低濃
度予混合ガスは、Ｖ字形状に応じて内側に噴出されるの
で混合ガスの拡散が促進され、燃焼反応が促進される。
それゆえ、高負荷燃焼も可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１には、本発明に係るバーナ装置の第１の実施
例が示されている。高濃度予混合ガスを燃焼させる第１
のバーナ１と低濃度予混合ガスを燃焼させる第２のバー
ナ２とが交互に配列配設されており、第１のバーナ１と
第２のバーナ２の各炎口面５，６は、その側面からみて
Ｖ字形状に立設形成されている。この炎口面５，６のＶ
字形状包括角度は０度〜160 度の範囲内の角度に形成さ
れている。このように、Ｖ字形状包括角度θを０度〜16
0 度にしたとき、第１のバーナ１からの高濃度予混合ガ
スの高温度火炎と第２のバーナ２からの低濃度予混合ガ
スの低温度火炎とがＶ字形状炎口面の中央部で効果的に
衝突混合することが、本発明者の実験等により検証され
ている。

【００１６】第１のバーナ１の炎口面５と第２のバーナ
２の炎口面６には全面に亙ってそれぞれ複数の第１の炎
口３と第２の炎口４とが形成されており、第１の炎口３
からは高濃度予混合ガスが、また、第２の炎口４からは
低濃度予混合ガスがそれぞれ燃焼室15内へ噴出するよう
形成されたバーナ装置10となっている。

【００１７】第１のバーナ１と第２のバーナ２は、各炎
口面５，６と、混合室22と、スロート部23と、ガス導入
口21とより構成されており、それぞれはプレス加工等に
より成形された後、組み立てられて一体的に形成されて
いる。ガス導入口21には、ガスノズル13が対向配置され
ており、ガスノズル13から燃料ガスがガス導入口21に噴
出供給され、同時に空気もガス導入口21に取り込まれ、
燃料ガスと空気がスロート部23を通って混合室22内で混
合して予混合ガスとなり、第１のバーナ１の炎口３と第
２のバーナ２の炎口４から燃焼室15へ噴出するよう構成
されている。前記第１の炎口３から噴出する混合ガス中
の燃料ガス量と第２の炎口４から噴出する混合ガス中の
燃料ガス量の比率がほぼ３：７を中心に２：８〜10：１
であり、かつ、理論空気量に対する空気の倍率比がほぼ
0.7 ：1.7 を中心に０：1.4 〜0.8 ：2.6 となり、第１
の炎口３からは高濃度予混合ガスが噴出し、第２の炎口
４から低濃度予混合ガスが噴出するように、ガス導入口
21から入り込む燃料ガスの噴出量やガスノズル13の径や
ガス導入口21の径等が調整設定されている。したがっ
て、燃焼室15内には、第１の炎口３から比較的小容量の
高濃度予混合ガスが噴出し、第２の炎口４から非常に大
容量の低濃度予混合ガスが高濃度予混合ガスの周りに噴
出して燃焼することになる。

【００１８】第１の実施例は上記のように構成されてお
り、次にその動作を説明する。第１のバーナの炎口３か
ら高濃度予混合ガスが噴出し、第２のバーナ２の炎口４
から低濃度予混合ガスが噴出して燃焼室15内での燃焼が
行われる。この燃焼に際し、第１の炎口面５と第２の炎
口面６とはＶ字形状に形成されているので、Ｖ字形状の
第１の炎口面の上部側の炎口３から噴出する高濃度予混
合ガスの火炎は、下側の炎口３から噴出する高濃度予混
合ガス火炎により加熱されて保炎性が高められ、確実な
安定燃焼が促進される。また、第２の炎口面の炎口４か
ら噴出する低濃度予混合ガスの火炎は、第２の炎口面と
隣合わせに立設形成されている第１の炎口面の炎口３か
らの高濃度予混合ガスの火炎に確実に保炎され、安定な
燃焼が促進される。

【００１９】したがって、低濃度および高濃度の予混合
火炎は両方とも炎口面全域に亙り、安定に燃焼すること
が可能となるので、一酸化炭素（ＣＯ）の発生を低減で
きる。

【００２０】さらに、炎口面５，６がＶ字形状に立設形
成されているため、低濃度および高濃度の両予混合ガス
の火炎は、火炎の浮力により火炎が上方へ偏向する性質
から、上側に位置する火炎は下側の火炎により押し上げ
られるようなリテンション効果をもつ。

【００２１】したがって、両予混合火炎ともリテンショ
ン効果により、上側の火炎は下側の火炎により効果的に
加熱されるため、保炎性が高くなり、リフト現象の生じ
易い炎口面の上端においてもリフト現象を防止でき、燃
焼音を低減できる。さらに、火炎のリテンション効果に
より、両予混合ガスの火炎が拡散混合するため、燃焼熱
量が高くなり、高負荷燃焼が可能となる。また、高負荷
燃焼が可能となることにより、本実施例のバーナ装置は
燃焼装置の小型化に対応できるものとなる。

【００２２】さらに、燃焼室15内は、大容量の低濃度予
混合ガスの低温火炎によって広い面積範囲が覆われるの
で、窒素酸化物の生成の極めて少ない燃焼が行われるこ
とになる。

【００２３】さらに、このようにＶ字形状に形成したバ
ーナ装置は、従来のバーナ装置と同様にプレス加工にて
製作できるため、生産設備の変更が少なくて済み、低コ
ストにてライン変更ができる。また、このバーナ装置は
従来のバーナ装置の取付箇所に容易に取り付けることが
できるので、現在使用している給湯器等の燃焼装置のバ
ーナ装置を本実施例のバーナ装置に交換することによ
り、一酸化炭素の発生や窒素酸化物の生成の少ないより
クリーンな燃焼を行わすことができる。

【００２４】図２には、本発明の第２の実施例が示され
ている。この実施例が、前記第１の実施例と異なるとこ
ろは、前記第１の実施例では、炎口３，４を第１のバー
ナ１と第２のバーナ２の各炎口面５，６の全面に亙って
形成したが、この第２の実施例では炎口面５，６の中央
Ｖ字基底部17に炎口を形成しない部分としての炎口省略
部16（製作上の理由から炎口面の全面に亙って炎口を形
成した場合には炎口を塞いだ炎口省略部16）を設けたこ
とである。上記のように炎口省略部16を設けることによ
って、燃焼の際に炎口省略部16の直上部にできる負圧ゾ
ーンによって効果的に燃焼排ガスの再循環が行われるこ
とが本発明者の実験等により検証されている。この第２
の実施例では、炎口省略部16を設けた以外の構成は前記
第１の実施例と同様であり、各炎口面５，６はＶ字形状
に形成されているので、高温度火炎は低温度火基部を確
実に保炎し、低温燃焼が促進されて一酸化炭素の発生が
抑制され、クリーンな燃焼が達成され、また、火炎のリ
フティング効果により燃焼音が低減化する等、前記同様
の効果を奏している。

【００２５】また、この実施例では、炎口省略部16を設
けたことにより、炎口３，４から噴出する混合ガスの流
れにより炎口省略部16の直上部に負圧ゾーンができ、燃
焼ガスは、この中央部の負圧ゾーンに引き込まれ、燃焼
排ガスの再循環が行われるため、燃焼が緩慢となり、窒
素酸化物の生成がより一層抑制される。

【００２６】図３には、本発明の第３の実施例が示され
ている。この実施例の特徴的なことは、前記第２の実施
例の炎口省略部16を平坦に設け、かつ、第２のバーナ２
に図４に示すような整流板18を整流部として設けたこと
である。それ以外の構成は前記第２の実施例と同様であ
る。この実施例も各炎口面５，６はＶ字形状に形成され
ているので、低温燃焼が促進され、一酸化炭素の発生が
少なくクリーンな燃焼が達成される等、前記各実施例同
様の効果を奏している。

【００２７】また、この第３の実施例では、第２のバー
ナ２に整流板18を設けたことにより、第２のバーナ内２
の低濃度予混合ガスが整流されて、バーナ内部でのガス
濃度のばらつきや流速の乱れが抑制されて、炎口４から
整流された低濃度予混合ガスが噴出する。そのため、炎
口４から炎口面６に対して垂直に噴出した低濃度予混合
ガスの低温度火炎は、炎口３から噴出する高濃度予混合
ガスの高温度火炎により前記各実施例よりもより効果的
に保炎され、前記各実施例よりもより安定燃焼が促進さ
れて燃焼熱量が高まり、より一層一酸化炭素の発生が少
なくなる。

【００２８】また、第２のバーナ２に整流板18を設けた
ことにより、第２の炎口４から整流された低濃度予混合
ガスが噴出するので、火炎のリフティングが抑制され、
燃焼騒音を低減することができる。

【００２９】さらに、平坦な炎口省略部16を設けたこと
により、前記第２の実施例と同様に炎口省略部16の直上
部は負圧ゾーンとなり、燃焼排ガスの再循環が促進さ
れ、窒素酸化物の生成がより少ない燃焼が行われる。

【００３０】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ことはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記第３の実施例では整流板18を第２のバーナ２側に取り
付けたが、第１のバーナ１側に取り付けてもよく、ま
た、両バーナ１，２に取り付けてもよい。

【００３１】また、整流板18の形状は図４に示したよう
な断面が六角形状でなくとも図５に示すような断面形状
が鋸歯状のものや波形等その他の形状でもよく、混合ガ
スの流れを整流するものであればその形状は問わない。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、第１の炎口および第２
の炎口の各炎口面がＶ字形状に立設形成されているの
で、第１の炎口から噴出する高濃度予混合ガスの上側の
火炎は、下側の火炎により加熱されるので確実な安定燃
焼が促進され、また、第２の炎口から噴出する低濃度予
混合ガスの火炎基部は、この第２の炎口と隣合わせの第
１の炎口からの高濃度予混合ガスの安定燃焼火炎により
保炎され、低濃度予混合ガスも安定燃焼が促進される。
このように、両予混合ガスの安定燃焼が促進されるた
め、一酸化炭素（ＣＯ）の発生を抑制できる。

【００３３】また、炎口面がＶ字形状となっているの
で、両予混合火炎は火炎の浮力により火炎が上方へ偏向
する性質から、上側に位置する火炎は下側に位置する火
炎によって押し上げられるというリテンション効果の保
炎性により、リフト現象の生じ易い炎口面の上端におい
てもリフト現象を防止でき、さらに、燃焼音を低減でき
る。

【００３４】さらに、両予混合火炎のリテンション効果
により、両予混合火炎が拡散混合するため、燃焼熱量が
高くなり、高負荷燃焼が可能となる。したがって、本発
明のバーナ装置は、小型化に十分対応できるものとな
る。

【００３５】さらに、低濃度予混合ガスの低温燃焼が燃
焼室の全範囲に亙って効果的に行われるため、窒素酸化
物の生成が抑制される。

【００３６】さらに、中央Ｖ字基底部に炎口省略部を設
けたものにあっては、燃焼の際、この炎口省略部の直上
部に負圧ゾーンができるので、燃焼排ガスの再循環が行
われるため、燃焼が緩慢となり、さらに一層、窒素酸化
物の生成を抑制できる。

【００３７】さらに、バーナに整流部を設けたものにあ
っては、バーナの炎口より整流された混合ガスが噴出す
るので、高濃度予混合ガスの火炎により、低濃度予混合
ガスの火炎基部は、一層効果的に保炎される。したがっ
て、燃焼性能が一段と優れたものとなる。また、バーナ
の炎口より整流された混合ガスが噴出するので、火炎の
リフティングが抑制され、燃焼騒音が低減する。

【００３８】さらに、本発明のバーナ装置は、従来のバ
ーナ装置と同様にプレス加工で製作できるため、生産設
備の変更が少なくて済み、低コストで生産ラインの変更
ができる。

【００３９】さらに、このバーナ装置は、従来のバーナ
装置の取付部へ容易に取り付けられるので、現在使用し
ている給湯器等の燃焼装置に取り付けることによって、
既存の燃焼装置を一酸化炭素の発生や窒素酸化物の生成
の少ないクリーンな燃焼を行うものに改造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバーナ装置の第１の実施例を示す
構成説明図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す構成説明図であ
る。

【図３】本発明の第３の実施例を示す構成説明図であ
る。

【図４】第３の実施例に用いられる整流板の構成を示す
説明図である。

【図５】整流板の他の構成を示す平面図である。

【図６】従来のバーナ装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１第１のバーナ２第２のバーナ３第１のバーナの炎口４第２のバーナの炎口５第１のバーナの炎口面６第２のバーナの炎口面 10 バーナ装置 16 炎口省略部 17 中央Ｖ字基底部 18 整流板（整流部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平田俊明神奈川県大和市深見台３丁目４番地株式会社ガスター内 (72)発明者菅原達哉東京都板橋区大山金井町52−５ (72)発明者伊藤康一郎東京都小金井市貫井南町４−９−32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高濃度予混合ガスを燃焼させる第１の炎
口と低濃度予混合ガスを燃焼させる第２の炎口が交互に
配設され、第１の炎口および第２の炎口の各炎口面はバ
ーナの側面方向から見てＶ字形状に立設形成されている
バーナ装置。
【請求項２】第１の炎口と第２の炎口が連接されてな
る炎口面のＶ字形状包括角度は０度から160 度の範囲内
の角度に形成されている請求項１記載のバーナ装置。
【請求項３】第１の炎口と第２の炎口の一方又は両方
には炎口面より上流のガス通路に予混合ガスの流れを整
流する整流部が設けられている請求項１又は請求項２記
載のバーナ装置。
【請求項４】第１の炎口と第２の炎口の一方又は両方
のＶ字形状炎口面の中央Ｖ字基底部には炎口がない部分
を設けた請求項１又は請求項２又は請求項３記載のバー
ナ装置。
【請求項５】第１の炎口と第２の炎口の一方又は両方
のＶ字形状炎口面の中央Ｖ字基底部には炎口のない平坦
な部分を設けた請求項１又は請求項２又は請求項３記載
のバーナ装置。